基于化学学科认知障碍突破的中考复习教学实践* ——以“二氧化碳的性质”为例

分析学生对二氧化碳的3个典型学科认知障碍,以“二氧化碳的捕捉”为情境,通过“尝试捕捉二氧化碳”“谁在捕捉二氧化碳”“捕捉背后的原理”等3个主要环节,实现对学科认知障碍的突破,展示了一种新的中考复习教学思路。     

基于Parsel理念的初中化学教学实践与反思*——以“二氧化碳的性质和用途”为例

基于Parsel理念,以二氧化碳为载体,正确定位教学目标,改变教学环节,转变教学策略,创设贴近生活的情境,重视评价反馈,引导学生在情境感知、问题解决和探究实践中有效提升科学素养。研究发现,基于Parsel理念的初中化学教学实践应关注3个方面:应创设贴近生活的情境吸引学生;以高质量的问题引发思考;以多样化的活动助推探究实践。     

“四重四步”教学模式的初中化学教学实践*——以“二氧化碳和一氧化碳”为例

核心素养视域下的初中化学课堂教学需要有一个深入学科本质的教学模式。“四重四步”教学模式通过教师的“四步教学”和学生的基础性认知、本质性认知、结构性认知、价值性认知的“四重认知”实现了由基于知识点的教学到基于化学学科核心素养发展的教、学、评一体化的转变,达成学科育人的要求。     

“显性反思性”的科学本质教学*——以“原子结构”发展史为例

科学本质作为国际科学教育的重要目标,受到越来越多的关注。但在实践中,教师缺少对科学本质的内涵和具体方面的深度理解,同时缺少有效的科学本质教学的相关指导。本文探讨了基础教育阶段科学本质的8个方面的具体内涵,阐明了科学本质的有效教学的特征,并以“原子结构”为例,为教师开展科学本质教学提供范例。     

基于概念认识功能的教学案例*—以“物质的量”为例

分析了“物质的量”概念教学存在的2个问题:概念结构不清晰,忽视概念之间关系的建立,概念的呈现不能从原有认知出发;忽视概念的认识功能,将物质的量仅仅当成计算的工具。提出在教学中从初三原有化学定量出发,从朴素的个数定量和宏观的质量定量发展到科学的化学计量—物质的量,借助板书建立了物质的量从内涵到关系的概念结构图。呈现了突出物质的量的认识功能、促进化学计量认识发展的教学实录,包括概念建立、概念理解和概念应用3个环节,并通过访谈分析了教学效果和存在问题及改进方向。     

学史明理 学史增信*——以“奇妙的二氧化碳”教学中的科学史实情境应用为例

以人类认识二氧化碳知识的形成与发展史实为问题线索和教学主线,进行教学情境设计,探索利用科学史知识,从宏观认识上提升学生对二氧化碳性质的理解,促进学生初步建立学习常见物质的基本思路和方法的有效路径,为初中化学教师教学提供参考借鉴。     

职前化学教师对“科学探究”理解水平的调查研究*

采用美国诺尔曼·莱德曼(Norman G. Lederman)和朱迪斯·莱德曼(Judith S. Lederman)编制的科学探究观(View About Scientific Inquiry, VASI)调查问卷,对38位职前化学教师的科学探究观进行了调查。结果发现,职前化学教师对科学探究的理解水平参差不齐,理解水平最好的是维度三(D3),74%的职前化学教师对该维度持“通晓的(Informed)”观点;理解水平中等的是维度二(D2),66%的职前化学教师对该维度持“混合的(Mixed)”观点;理解水平最差的是维度七(D7),61%的职前化学教师对该维度持“朴素的(Naive)”观点,并且没有人对该维度持“通晓的”观点,针对这种情况,提出3条改进策略:一是“显性化”,在课程标准和教科书中以“显性”的方式呈现有关科学探究理解的内容;二是“活动化”,教师在教学中设计并实施基于理解探究的各种实践活动;三是“反思性”,引导学生积极主动地反思科学探究活动,获取对科学探究的深入理解。     

“洗涤的学问”项目式教学*

“洗涤的学问”是与学生日常生活和化学紧密相关的主题。开发了与初、高中化学课程标准紧密联系的学习任务,帮助学生更好地理解洗涤剂去污原理,建构“结构决定性质”观念,并拓展关于洗涤学问的视野,增强分析和处理身边事物的能力。     

职前化学教师“科学探究教学”PCK调查研究*

基于PCK的视角,采用问卷法调查30名职前化学教师对科学探究教学所持的认识,通过质性编码分析其认识组分,并利用量规评价组分的整合水平,结果表明其组分及整合为中低水平,即认识水平较低。据此对我国职前化学教师培养及教师教育研究提出建议。     

发展“模型认知”素养的教学实践*——以“化学方程式”为例

模型认知是重要的思维方法。基于模型认知进行教学设计,能促使教师从关注知识转向关注核心素养,从而使教学活动有效地促进学生思维能力的发展。在对模型及模型认知理解的基础上,以典型的符号模型“化学方程式”为例,阐明了教学思路和教学活动与学科观念的关系,形成了发展学生模型认知核心素养的教学设计。     

融合化学史和生活的二氧化碳教学设计

以二氧化碳的发现史为主线,基于化学史、生活与教学融合的思想进行教学设计：从化学史提出问题,引导学生进行实验探究,在探究中建构知识,并将知识应用于生活实际,从而完成教学目标,达到提升学生科学素养的目的。     

Micromotor‐Based Biomimetic Carbon Dioxide Sequestration: Towards Mobile Microscrubbers

We describe a mobile CO₂ scrubbing platform that offers a greatly accelerated biomimetic sequestration based on a self‐propelled carbonic anhydrase (CA) functionalized micromotor. The CO₂ hydration capability of CA is coupled with the rapid movement of catalytic micromotors, and along with the corresponding fluid dynamics, results in a highly efficient mobile CO₂ scrubbing microsystem. The continuous movement of CA and enhanced mass transport of the CO₂ substrate lead to significant improvements in the sequestration efficiency and speed over stationary immobilized or free CA platforms. This system is a promising approach to rapid and enhanced CO₂ sequestration platforms for addressing growing concerns over the buildup of greenhouse gas.     

Adsorption of Carbon Dioxide on Activated Carbon

The adsorption of CO2 on a raw activated carbon A and three modified activated carbon samples B, C, and D at temperatures ranging from 303 to 333 K and the thermodynamics of adsorption have been investigated using a vacuum adsorption apparatus in order to obtain more information about the effect of CO2 on removal of organic sulfur-containing compounds in industrial gases. The active ingredients impregnated in the carbon samples show significant influence on the adsorption for CO2 and its volumes adsorbed on modified carbon samples B, C, and D are all larger than that on the raw carbon sample A. On the other hand, the physical parameters such as surface area, pore volume, and micropore volume of carbon samples show no influence on the adsorbed amount of CO2. The Dubinin-Radushkevich (D-R) equation was the best model for fitting the adsorption data on carbon samples A and B, while the Preundlich equation was the best fit for the adsorption on carbon samples C and D. The isosteric heats of adsorption on carbon samples A, B, C, and D derived from the adsorption isotherms using the Clapeyron equation decreased slightly increasing surface loading. The heat of adsorption lay between 10.5 and 28.4 kJ/mol, with the carbon sample D having the highest value at all surface coverages that were studied. The observed entropy change associated with the adsorption for the carbon samples A, B, and C (above the surface coverage of 7 ml/g) was lower than the theoretical value for mobile adsorption. However, it was higher than the theoretical value for mobile adsorption but lower than the theoretical value for localized adsorption for carbon sample D.     

基于壳聚糖二氧化碳智能材料

二氧化碳(CO₂)捕获以及转化是控制大气中二氧化碳含量和有效利用的主要策略。CO₂ 响应型聚合物以含有胺基的烯类单体为主要原料,通过接枝聚合或与其他功能分子复合来改善其对CO₂的响应以及捕获性能。其中,天然高分子(如多糖、蛋白质等)具有资源丰富、无毒、可降解和良好的生物相容性等优点,是制备环境友好高分子材料的最佳选择。同时,壳聚糖含有大量的伯胺,在制备基于胺基的具有CO₂响应以及捕获性能的智能复合材料中具有潜在优势。本文首先介绍了CO₂响应聚合物和壳聚糖的特点,进一步归纳了近年来基于壳聚糖的CO₂响应高分子以及捕获材料的最新研究进展,并对这类复合材料的设计及其应用前景进行了展望。     

全球气候变暖问题的化学教学思考*

以学生的课堂质疑为背景,从温室效应和全球气候变暖的概念区别、全球气候变暖成因的证据、温室气体种类的界定3个层面,论述了由于具有历史局限性的证据和缺少对科学态度的真正理解,导致全球气候变暖问题出现了教学和认识上的误区。     

基于绿色化学的基础化学实验改进——以“二氧化碳相对分子质量的测定”为例

以“二氧化碳相对分子质量的测定”为例,分析了传统实验中存在的试剂用量大、“三废”排放多等问题,以绿色化学为突破口,采用氢氧化钠-酚酞溶液替代火柴进行验纯,使用注射器代替碘量瓶集气,通过上述方法对实验进行优化设计,达到了绿色化、准零排放的要求,可以增强学生的环保意识。     

Microfluidic Studies of Carbon Dioxide

Carbon dioxide (CO₂) sequestration, storage and recycling will greatly benefit from comprehensive studies of physical and chemical gas–liquid processes involving CO₂. Over the past five years, microfluidics emerged as a valuable tool in CO₂‐related research, due to superior mass and heat transfer, reduced axial dispersion, well‐defined gas–liquid interfacial areas and the ability to vary reagent concentrations in a high‐throughput manner. This Minireview highlights recent progress in microfluidic studies of CO₂‐related processes, including dissolution of CO₂ in physical solvents, CO₂ reactions, the utilization of CO₂ in materials science, and the use of supercritical CO₂ as a “green” solvent.     

碳单质概念的发展史及其教育价值

通过对碳单质概念发展历程的考证可知，碳是古代已知的非金属元素。至17—18世纪，随着科学实验的兴起和元素观的发展，金刚石和石墨均被证明为碳的单质，碳单质概念初步形成；20世纪80年代C60的发现及之后碳纳米管、石墨烯和T-碳的发现使人们对碳单质概念有了新认识。在化学教育中，须让学生认识到碳单质概念的发展史是物质的发现史，也是科学思想的演进史和科学方法的发展史。